JP5295304B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はデジタルカメラ等の撮像装置にて、撮影レンズ鏡筒に具備される封止部材の構造に関するものである。

撮影画像のデータをメモリに取り込むデジタルカメラは、撮像素子で画像情報を取得する。撮像素子には光軸方向の前方に、入射光の波長を制御する役目をもつ光学フィルタを配置するのが一般的な構成である。なお、ガラス板を光学フィルタのように配置した構成も知られている。
撮像素子の撮像面に付着したゴミ等の異物が撮影画像に写り込まないように防ぐために、光学フィルタと撮像素子との間には、ゴム等の弾性材料で形成した封止部材が配置される。通常は外形を規制することで封止部材を保持する方法が採られるが、封止部材が比較的自由に弾性変形するため、その保持が困難である。また、光学フィルタを接着剤等で撮像素子の保持部材に固定する方法の場合、作業性はあまり良くなかった。
従来から撮像素子の光軸上での位置や傾きを微調整する方法が知られている。撮像素子の地板と撮像素子が固定された支持板との間に圧縮バネを設け、支持板を地板に対して光軸方向に移動させるために複数の調整ねじを使用して、作業者がそのねじ込み量を変化させる。この場合、専用の圧縮バネが必要となり、作業が煩わしいという問題があった。
そこで、特許文献１では、光学フィルタの外形をゴムで挟み込み、光軸方向の前方から金属板で密閉する構成が開示されている。また特許文献２に開示の機構では、光学フィルタを接着する代わりに封止部材に一体で光学部材押圧手段を設け、光学フィルタを撮像素子の支持板へ付勢して保持する。

特開２００５−０２０１０３号公報 特開２００８−１９３５７４号公報

しかしながら、従来技術では以下に示す課題がある。
前記特許文献１では、光学フィルタの外形位置が弾性変形するゴムのみで決まっているため、その配置が不安定であり位置が決まらない。また、撮像素子の位置や傾きを調整できる構造にはなっていないので、精度に問題が生じるおそれがある。また前記特許文献２では、撮像素子の位置や傾きの調整を行った場合に光学部材押圧手段の内周の位置が変化して安定しない。このため、場合によっては撮影光線範囲に光学部材押圧手段が侵入するという問題が起こり得る。
そこで本発明の目的は、撮像装置において光学部材と撮像素子の間に配置される封止部材の位置決め精度を高めることである。

上記課題を解決するために本発明に係る装置は、撮像光学系により結像した被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子の保持部材を備えた撮像装置であって、前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学部材と、弾性材料で形成され、前記光学部材と前記撮像素子との間に位置し、前記撮像素子の受光面を包囲する封止部材を備える。前記保持部材は矩形の開口部、前記光学部材を保持する保持部、および周壁部を備え、前記保持部は、前記開口部の四隅で前記光学部材を位置決めする。前記封止部材は、前記撮像光学系の光軸と直交する方向において前記光学部材の外周縁部と前記保持部材の周壁部との間に挿入されて位置決めを行う位置規制部を有する。

本発明によれば、光学部材と撮像素子の間に配置される封止部材の位置決め精度を高めることができる。

図２乃至５と併せて本発明の実施形態に係る撮影装置を説明するために、外観例を示す斜視図（Ａ）と背面図（Ｂ）である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例の要部を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の封止構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の封止構造の断面図（Ａ）と位置規制部の詳細図（Ｂ）である。 封止部材４を斜め前方から見た場合の斜視図（Ａ）と斜め後方から見た場合の斜視図（Ｂ）である。

以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置としてデジタルカメラ１０を例示する。デジタルカメラ１０は撮影倍率を変更できるズーム機構を有する。図１（Ａ）はデジタルカメラ１０を正面から見た場合の斜視図であり、図１（Ｂ）は背面図である。
デジタルカメラ１０の本体正面には被写体の構図を決めるファインダ１１が設けられ、その左右には、測光および測距を行う場合の光源を補助する補助光源９と、ストロボ１２が設けられている。ファインダ１１の下には撮影レンズ鏡筒１３が位置する。またカメラ本体の上面にはレリーズスイッチ６、ズーム切換えスイッチ７、電源切換えスイッチ８の各操作部が配置されている。カメラ本体の背面には、ユーザが様々な機能切換えを行う操作部材１６乃至２１がそれぞれ配置され、またディスプレイ１５が設けられている。

図２はデジタルカメラ１０の要部の構成例を示す。
レリーズスイッチ６は、押し込み量に応じて、第１スイッチ（以下、「ＳＷ１」と記す）及び第２スイッチ（以下、「ＳＷ２」と記す）が順にオン状態となるように構成されている。具体的には、ユーザがレリーズスイッチ６の操作部を約半分押し込んだ場合に、ＳＷ１がオン状態となる。ユーザが、更にレリーズスイッチ６の操作部を最後まで深く押し込んだ場合に、ＳＷ２がオン状態となる。そして、ＳＷ１、ＳＷ２の各オン信号がバス３６を介してＣＰＵ（中央演算処理装置）３８に送られる。
カメラ本体の背面にはＬＣＤ（液晶表示装置）より成るディスプレイ１５が設けられており、その上方にはファインダ接眼部１４が配置されている（図１（Ｂ）参照）。ディスプレイ１５は、メモリ３２に保存された画像データやメモリーカードから読み込んだ画像データに従って画面上に画像を表示する。制御部を構成するＣＰＵ３８、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）３７、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３９は、バス３６を介して各部を制御する。バス３６には、レリーズスイッチ６や操作部材１６乃至２１等の操作手段の構成要素や、ディスプレイ１５、メモリ３２、メモリーカードドライブ３４等が接続されている。なお、ファインダ１１やファインダ接眼部１４は必須ではなく、撮像画像をディスプレイ１５に表示してもよい。

駆動回路３５はバス３６を介して制御部に接続されており、ズーム機構２２、フォーカス駆動機構２４、シャッタ駆動機構２６、絞り駆動機構２８、ストロボ１２を駆動する。また、駆動回路３５には、不図示の撮像光学系を通過して結像した被写体像を電気信号に変換する撮像素子１が接続されている。撮像素子１にはＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いたイメージセンサが使用される。駆動回路３５は制御部からの信号に従って、各駆動機構や撮像素子１を駆動する。ＲＯＭ３７には各部を制御するための制御プログラムが記憶されており、ＲＡＭ３９には制御プログラムに必要なデータが記憶されている。
アナログ信号処理部２９は、撮像素子１から取得した画像データに所定のアナログ信号処理を施し、後段のＡ／Ｄ変換部３０は取り込んだアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理部３１が処理した後、最終的にデータはメモリ３２に記憶される。圧縮伸長部３３は、メモリ３２に記憶された画像データやメモリーカードドライブ３４に記憶されている画像データに対して伸長処理を行う。その画像データは、バス３６を介してディスプレイ１５に送られ、画像が表示される。ユーザはディスプレイ１５上の画像を見て、不必要であると判断した場合、操作部材２１の操作によって当該画像のデータを消去することができる。

次に、撮影レンズ鏡筒１３における撮像素子１の保持機構について説明する。
図３（Ａ）は撮像素子１の封止構造を例示する分解斜視図であり、図３（Ｂ）は保持部材３の一部を拡大して示す。図４（Ａ）は撮像素子１の封止構造を示す断面図であり、図４（Ｂ）は封止構造の位置規制部分を示す詳細図である。以下では、被写体側を正面および前方として説明する。
基台となる保持部材３の背面には光学部材２が設置されている。光学部材２は撮像素子１の受光面に照射される光のうち、高周波ノイズ成分をカットする光学フィルタ材やガラス等で形成されている。保持部材３には、光学部材２が挿着される開口部３Ａが四角形状の孔として形成されている。開口部３Ａの周囲の４隅部分は光学部材２の保持部３ａを構成し、光学部材２の位置決めを行う。各保持部３ａの間には四角形の各辺に沿って図３の上下左右方向に延在する周壁部３ｂがそれぞれ形成されている。

図４（Ａ）に示すように、保持部材３の背面に光学部材２が組み込まれ、その背面には弾性を有する封止部材４が配置される。さらにその背面には、撮像素子１とその支持部材である支持板５が配置される。封止部材４は、光学部材２と撮像素子１の表面にゴミ等の異物が付着しないように防止する役目をもつ。撮像光学系のピント面近傍に位置する光学部材２や撮像素子１の表面に微小な異物が付着した場合、撮影画像に写り込むおそれがあるため、封止部材４は防塵対策において重要である。
本実施形態にて、撮像素子１の光軸方向の位置調整および傾き調整には、封止部材４の弾性力を利用している。ここで、封止部材４の詳細な形状について図５を参照して説明する。図５（Ａ）は、封止部材４を斜め前方から見た場合の斜視図であり、図５（Ｂ）は、封止部材４を斜め後方から見た場合の斜視図である。

封止部材４は、前方から見て支持板５の外形よりも小さく支持板５の開口部５ａよりも大きい矩形状をしており、中央には光学部材２の外形よりも小さい開口部４ｅが形成されている。開口部４ｅの内周縁における前面には、前方に突出した４つの位置規制部４ａがそれぞれ形成されている。封止部材４の外周縁部の後面は支持板５と当接される。
封止部材４の外周縁部には、光軸方向にて前方に延出する突起状の弾性荷重部４ｂ（突起部）が一体で形成されている。本例では封止部材４の上端および下端に１つずつの弾性荷重部４ｂが設けられ、右端中央よりやや下方に１つの弾性荷重部４ｂが設けられている。即ち、封止部材４の外周縁部には弾性荷重部４ｂ（突起部）が計３つ設けられている。これらの弾性荷重部４ｂは、図４（Ａ）に示すように、光軸方向に沿った円柱状に形成されており、前後方向に伸縮可能である。弾性荷重部４ｂは、保持部材３に形成した有底孔３ｃに挿入された状態でその前端が保持部材３に当接し、後端が支持板５に当接する。封止部材４が保持部材３に取り付けられた状態で各弾性荷重部４ｂは後述する調整ねじと隣接した位置に配設されている。作業者は調整ねじのねじ込み量を変化させることで撮像素子１の光軸方向の位置調整や傾き調整が可能である。

押圧部４ｃは光学部材２を保持部材３の側に押圧する部分であり、位置規制部４ａと一体に形成されている。押圧部４ｃから斜め後方に向かうにつれて後方に突出した部分は、撮像素子１の前面に当接する付勢部４ｄであり、光学部材２と撮像素子１が離反する方向に付勢する。封止部材４が保持部材３と支持板５の間に取り付けられた状態では、付勢部４ｄが撮像素子１の受光面の周囲に密着した状態で包囲し、受光面に塵等が付着しないように防止する。また、封止部材４に対して光軸方向に沿って前方への力が作用した場合、付勢部４ｄによって撮像素子１および光学部材２に対して弾性力が働く。すなわち、支持板５を光軸方向に対して前方に移動させると、付勢部４ｄの弾性力によって位置規制部４ａを介して光学部材２が前方に付勢されるとともに、撮像素子１が後方に付勢される。光学部材２と封止部材４との間および撮像素子１の前面と封止部材４との間には隙間が生じないため、光学部材２と撮像素子１の間を密閉し、異物の侵入を防止することができる。

次に、光学部材２、封止部材４、撮像素子１および支持板５の保持部材３への取り付けについて図４を参照して説明する。
光学部材２と、封止部材４と、撮像素子１を取り付けた支持板５は、この順番で保持部材３に組み付ける作業が行われる。このとき、封止部材４の各弾性荷重部４ｂは保持部材３に形成した有底孔３ｃにそれぞれ挿入される。その後、支持板５は調整後にねじ締結で保持部材３に固定される。
封止部材４はゴム等の弾性材料で形成されており、従来のように外形で概略の位置を決める固定方法では、組み込み作業時に封止部材４が内側（光軸に近づく側）に倒れた場合、その一部が有効光束範囲に侵入する可能性がある。
封止部材４は、保持部材３に組み込まれる際に外形での位置決めが行われるとともに、内側に侵入しないように規制される。つまり、図４（Ｂ）に示すように、撮像光学系の光軸と直交する方向において、光学部材２の外周縁部２ａと保持部材３の周壁部３ｂとの間には、封止部材４の位置規制部４ａが挿入される。位置規制部４ａが外周縁部２ａに当接することで、内側への変形が阻止される。また、位置規制部４ａの外側部分は、保持部材３の周壁部３ｂによって規制される。

封止部材４には、光学部材２を保持部材３の側に押圧する押圧部４ｃと、撮像素子１に対して押圧力を与える付勢部４ｄが設けられている。光学部材２と撮像素子１を保持部材３に組み込むことで、それぞれに封止部材４により反力が与えられるので、光学部材２を接着等で固定することなく封止部材４の弾性力だけで固定できる。このとき、撮像素子１が固定された支持板５は、保持部材３に対して３本の調整ねじ５Ａ（図３参照）で固定される。封止部材４には、調整ねじ５Ａの近傍にて弾性荷重部４ｂが一体に設けられており、支持板５と保持部材３の間に挟まれるように配置されている。作業者は、３本の調整ねじ５Ａのねじ込み量を変化させることで、弾性荷重部４ｂの反発力を利用して、撮像素子１の傾きや位置を調整して保持できる。調整ねじ５Ａの回転量を変化させ、撮像光学系に合わせて撮像素子１の位置および姿勢を変えることで光学的な調整が行われる。
なお、３本の調整ねじ５Ａのねじ込み量を増加させるように回転させた場合、押圧部４ｃと付勢部４ｄとに発生する弾性力は、弾性荷重部４ｂに発生する弾性力よりも小さくなるように構成されている。したがって、３本の調整ねじ５Ａのねじ込み量を変化させて支持板５を光軸方向に移動させても弾性荷重部４ｂに発生する弾性力のみで撮像素子１の光学調整を行うことになる。そのため、光学部材２の保持および光学部材２と撮像素子１との間の密閉構造を保つことができる。
撮像素子１の光学調整を行う際に弾性荷重部４ｂが圧縮変形した場合、光学部材２の押圧部４ｃの位置が不安定になると、さらに封止部材４が内側に倒れ、有効光束に侵入する可能性が高くなる。本実施形態では、光学部材２の押圧部４ｃが光軸側へ変形しないように防止できるので、問題が解消される。
以上に説明したように、本実施形態によれば、封止部材４の位置を正確に、かつ精度良く決めることができ、撮像光学系への影響を及ぼさないように防止できる。
本発明の好ましい実施形態について説明したが、これに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 撮像素子
２ 光学部材
２ａ 外周縁部
３ 保持部材
３ａ 保持部
３ｂ 周壁部
４ 封止部材
４ａ 位置規制部
４ｂ 弾性荷重部
４ｃ 押圧部
４ｄ 付勢部
５ 支持部材

Claims (5)

1. 撮像光学系により結像した被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子の保持部材を備えた撮像装置であって、
   前記撮像素子よりも被写体側に配置された光学部材と、
   弾性材料で形成され、前記光学部材と前記撮像素子との間に位置し、前記撮像素子の受光面を包囲する封止部材を備え、
   前記保持部材は矩形の開口部、前記光学部材を保持する保持部、および周壁部を備え、
   前記保持部は、前記開口部の四隅で前記光学部材を位置決めし、
   前記封止部材は、前記撮像光学系の光軸と直交する方向において前記光学部材の外周縁部と前記保持部材の周壁部との間に挿入されて位置決めを行う位置規制部を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記封止部材の位置規制部は、前記光学部材の外周縁部と前記保持部材の周壁部との間に挿入されることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記光学部材は、前記撮像素子の受光面に照射される光の高周波ノイズ成分をカットする光学フィルタであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
4. 前記封止部材は、
   前記保持部材の側に前記光学部材を押圧する押圧部と、
   前記撮像素子に当接して前記光学部材と前記撮像素子が離反する方向に付勢する付勢部を有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子が取り付けられる支持部材を具備し、
   前記封止部材は、前記保持部材と前記支持部材との間で当該支持部材に対して前記保持部材から離れる方向に荷重をかける弾性荷重部を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載の撮像装置。
   

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